 이미지 제공: Steve Bowers | |
| 공압 지지 에어월을 갖춘 초세계적 띠형 세계 | |
가스 압력을 이용해 압축 또는 굽힘 하중에 저항하는 방식에는 여러 장점이 있다. PSS는 최소한의 재료 질량만으로 하중을 지탱할 수 있다. 가장 강한 재료들은 비인장 강도가 매우 높기 때문이다. 적합한 고인장 재료는 가압 가스를 담아낼 수 있다. PSS에 압축 또는 굽힘 하중이 가해지면 내부 가스 압력이 점진적으로 상승하고, 가스는 그에 비례하여 더 강하게 외벽을 밀어낸다. 이로써 모든 외부 하중이 인장 하중으로 전환된다. 높은 인장 강도를 지닌 재료 중 다수는 섬유 구조로 이루어져 있어 본래 유연하거나 유연하게 만들 수 있다. 유연한 재료 덕분에 PSS는 비팽창 상태로 컴팩트하게 보관할 수 있다. 가스 압력을 조절하면 PSS의 강성을 유연한 상태에서 강직한 상태까지 단계적으로 조정할 수 있다.
PSS에는 몇 가지 잠재적 단점이 있지만, 적절한 설계와 구현으로 대부분 해소할 수 있다. PSS에는 보통 수 밀리미터 규모의 구멍 손상에 대처하는 자기 밀봉·수리 기술이 탑재된다. 절단 같은 더 큰 손상으로 인한 구조 붕괴를 막기 위해 가스 부피를 셀 단위로 세분화한다. 셀 외피에 소형 밸브를 내장하면 셀 간에 가압 가스를 이동시킬 수 있다. 전체 가스 부피를 세분화할 필요는 없으며, 절단 위험에 노출되는 외층만 세분화해도 충분한 경우가 많다. 손상된 셀은 자기 수리를 거쳐 인접 셀로부터 재가압된다. PSS는 질량 밀도가 낮기 때문에 바람에 날아가지 않도록 단단히 고정하거나 밸러스트를 달아야 한다.
PSS를 헬륨이나 다른 경량 가스로 가압하고, 충분한 대기를 밀어낼 수 있다면 정공비행이 가능하다. PSS는 밀도가 낮아 테더나 밸러스트로 수면 아래에 고정하지 않는 한 어떤 액체 위에서도 부유한다.
PSS는 매우 다양한 형태로 제작할 수 있다. 재료 효율이 가장 높은 형태는 구와 돔형 뚜껑을 가진 원통이다. 직육면체나 평면을 가진 다른 형태는 내부 인장 요소(선, 시트 등)를 이용해 PSS의 가스 외피가 곡면으로 부풀어 오르지 않도록 억제함으로써 만들 수 있다. 불규칙한 길이의 인장 요소를 사용하거나 PSS 셀을 조합하면 복잡한 형태도 구현할 수 있다.
PSS를 작은 셀(예: 0.5 cm³)로 많이 나누면 독립 기포 폼 구조가 되어 급격한 압력 손실에 최대한 강해진다. 폼 PSS는 영구 팽창형으로 설계할 수 있고, 제조 시 가압된 상태로 완성된다. 더 큰 PSS 셀처럼 셀 외피에 마이크로 밸브를 내장해 가스를 이동시키는 방식도 가능하다.
경량 그래핀 기반 재료로 제작하고 헬륨으로 가압하면, 폼 PSS는 정공 부유가 가능하다. 그래핀 막은 헬륨을 투과시키지 않아 장기간 팽창 상태를 유지할 수 있다. 공중 부유 건물, 버블햅, 선클라우드 같이 공기 중에 부유하는 구조물 다수가 이 방식으로 제작된다.
일부 PSS는 로봇형으로, 변형 가압 텐세그리티 셀 기술과 셀 단위 공압 조절을 통해 형태를 바꾼다. 공압 신체를 활용하는 소폰트 클레이드도 소수 존재한다. 이들은 크기와 형태를 빠르게 바꿀 수 있는 매우 경량·유연한 신체 구조를 가지며, 부력 가스로 채워지면 비행도 가능하다.
 이미지 제공: Steve Bowers | |
| 높이 30km의 이 발사 튜브는 공압 지지 구조물로 세워져 있다. 지표-궤도 우주선은 대기 밀집층 위로 올라갈 때까지 진공 튜브를 따라 가속된다. | |
뉴-로봇 시스템, 공압 지지 건물, 선체, 항공기 날개, 기계 프레임, 가구, 타이어, 스포츠 장비는 PSS 기술의 일반적인 응용 분야다.
관련 문서
관련 주제
개발 노트
글: Johnny Yesterday
추가 자료: Steve Bowers
최초 게시일: 2021년 6월 13일.
추가 자료: Steve Bowers
최초 게시일: 2021년 6월 13일.
추가 정보
공압 구동 로봇 설계 시연
https://www.vinerobots.org/
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